KR101940763B1 - 하이브리드 입체 영상 표시장치 - Google Patents

하이브리드 입체 영상 표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101940763B1
KR101940763B1 KR1020120147450A KR20120147450A KR101940763B1 KR 101940763 B1 KR101940763 B1 KR 101940763B1 KR 1020120147450 A KR1020120147450 A KR 1020120147450A KR 20120147450 A KR20120147450 A KR 20120147450A KR 101940763 B1 KR101940763 B1 KR 101940763B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrodes
liquid crystal
image display
lenticular lens
crystal panel
Prior art date
Application number
KR1020120147450A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140078267A (ko
Inventor
박주언
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020120147450A priority Critical patent/KR101940763B1/ko
Publication of KR20140078267A publication Critical patent/KR20140078267A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101940763B1 publication Critical patent/KR101940763B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/341—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using temporal multiplexing

Abstract

본 발명은, 동일한 하나의 게이트 배선과 연결되는 다수의 화소영역이라 정의되는 화소라인이 다수 구비되며, 제 1 액정층을 개재하여 어레이 기판과 대향기판이 합착된 액정패널과; 상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 패턴드 리타더와; 상기 패턴드 리타더 외측면에 구비되며, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 제 2 액정층을 포함하며, 상기 제 1 기판의 내측면에서 제 1 방향으로 연장되며 제 1 절연층을 사이에 두고 서로 교대하는 제 1 및 제 2 전극이 구비되고, 상기 제 2 기판의 내측면에는 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 연장되며 제 2 절연층을 사이에 두고 서로 교대하는 제 3 및 제 4 전극이 구비된 가변 렌즈 셀을 포함하며, 상기 가변 렌즈 셀은 선택적으로 상기 제 1 방향으로 상기 화소라인 각각에 대응하여 굴절율 차이에 의한 제 1 렌티큘라 렌즈가 구현되거나, 상기 제 2 방향으로 굴절율 차이에 의한 제 2 렌티큘라 렌즈가 구현됨으로서 안경방식 또는 무안경 방식의 3D 영상 구현이 가능한 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치를 제공한다.

Description

하이브리드 입체 영상 표시장치{Hybrid 3 dimensional stereography image display device}
본 발명은 3D 영상 표시장치에 관한 것으로, 특히 안경방식과 무안경 방식을 모두 적용할 수 있는 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 관한 것이다.
근래들어 입체성을 가져 더욱 실감있는 영상을 표현하기 위한 즉, 3D 영상 구현이 가능한 표시장치에 대한 사용자들의 요구가 증대됨으로써 이에 부응하여 3D 영상 표현이 가능한 표시장치가 제품화되고 있다.
일반적으로 3D를 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 입체감 있는 영상을 보여줄 수 있는 표시장치가 제안되었다.
조금 더 상세히 3D 영상 구현에 대해 설명하면, 표시장치를 바라보는 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2D 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3D 영상의 깊이감과 실제감을 재생하게 되는 것이며, 이 같은 현상을 통상 스테레오그라피(stereography)라 한다.
액정표시장치 등과 같은 2D의 화상 표시를 갖는 장치에서 3D 화상을 표시하기 위해 제시된 기술로는 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이, 무안경식 입체화상 디스플레이 및 홀로그래픽(holographic) 디스플레이 방식이 있다.
이중 특수 안경에 의한 3D 화상 디스플레이 방식은 편광의 진동방향 또는 회전방향을 이용한 편광 안경방식과, 좌우화상을 서로 전환시켜가면서 교대로 제시하는 시분할 안경방식 및 좌/우안에 서로 다른 밝기의 빛을 전달하는 방식인 농도차 방식으로 나눌 수 있다.
또한, 무안경식 입체화상 디스플레이 방식은 좌/우안에 해당하는 각각의 화상 앞에 세로격자 모양의 개구(aperture)를 통하여 화상을 분리하여 관찰할 수 있게 하는 패러랙스 배리어(parallax barrier) 방식과, 반원통형 렌즈(cylindrical lens)를 스트라이프 배치한 렌티큘러 판(lenticular plate)을 이용하는 렌티큘러(lenticular) 방식 및 파리 눈 모양의 렌즈판을 이용하는 인테그럴 포토그라피(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다.
이러한 다양한 3D 영상 시청을 위한 다양한 3D 영상 표시장치에 있어서 특수 안경 방식의 3D 영상 표시장치는 반드시 편광안경이나 시분할안경을 필요로 하고 있으며, 무안경 방식의 경우 특수안경 없이 3D 영상 시청이 가능하다는 장점을 갖지만, 3D 영상 시청 범위를 증가시키기 위해 다중 시역을 구현해야 하므로 다중 시역의 개수가 3 이상 즉 3개의 뷰 영역보다 큰 뷰 영역을 갖는 경우 안경방식의 해상보다 떨어지는 문제가 발생하고 있다.
한편, 근래들어 사용자의 취향에 의해 어떤 사용자는 좀더 3D 화질이 우수한 안경방식을 선호하며, 어떤 사용자는 3D 화질이 조금 저하되더라도 안경없이 3D 영상을 시청하는 것을 선호하고 있다.
또한, 동일한 사용자라 하더라도 3D 화상 소스별 또는 그날의 상태에 따라 어떤 때에는 무안경 방식으로 3D 영상을 시청하고 싶고 어떤 때에는 안경방식으로 3D 영상을 시청하기를 원하고 있다.
하지만, 현재 제품화되어 시판되고 있는 3D 영상 표시장치는 안경방식과 무안경 방식으로 이분화되어 있어 사용자는 안경방식 또는 무안경 방식 중 어느 하나의 방식을 적용한 3D 영상 표시장치만을 선택하여야 하므로 사용자의 취향을 고려한 3D 영상 표시장치의 선택의 폭이 작아 3D 영상 표시장치의 소비 확대에 문제가 되고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용자의 취향을 고려하여 선택적으로 안경방식과 무안경 반식의 3D 영상 시청이 가능한 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치는, 동일한 하나의 게이트 배선과 연결되는 다수의 화소영역이라 정의되는 화소라인이 다수 구비되며, 제 1 액정층을 개재하여 어레이 기판과 대향기판이 합착된 액정패널과; 상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 패턴드 리타더와; 상기 패턴드 리타더 외측면에 구비되며, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 제 2 액정층을 포함하며, 상기 제 1 기판의 내측면에서 제 1 방향으로 연장되며 제 1 절연층을 사이에 두고 서로 교대하는 제 1 및 제 2 전극이 구비되고, 상기 제 2 기판의 내측면에는 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 연장되며 제 2 절연층을 사이에 두고 서로 교대하는 제 3 및 제 4 전극이 구비된 가변 렌즈 셀을 포함하며, 상기 가변 렌즈 셀은 선택적으로 상기 제 1 방향으로 상기 화소라인 각각에 대응하여 굴절율 차이에 의한 제 1 렌티큘라 렌즈가 구현되거나, 상기 제 2 방향으로 굴절율 차이에 의한 제 2 렌티큘라 렌즈가 구현됨으로서 안경방식 또는 무안경 방식의 3D 영상 구현이 가능한 것이 특징이다.
이때, 이웃하는 상기 제 1 및 제 2 전극은 이격간격 없이 형성됨으로서 동일한 전압이 인가되는 경우 평면적으로 하나의 판 형태의 공통전극을 이루며, 이웃하는 상기 제 3 및 제 4 전극은 이격간격 없이 형성됨으로서 동일한 전압이 인가되는 경우 평면적으로 하나의 판 형태의 공통전극을 이루는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 2 렌티큘라 렌즈는 상기 액정패널에 구비되는 화소영역의 장축방향을 기준으로 제 1 각도 기울어져 배치되는 것이 특징이며, 상기 제 1 각도는,
Figure 112012104805353-pat00001
(단 M, N은 자연수, Pa와 Pb는 각각 화소영역의 단축방향 및 장축방향의 피치)의 식으로 표시되며, 상기 제 1 각도는 0도 보다는 크고 45도 보다는 작은 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 90도 - 제 1 각도의 각도 차이를 가져 45도 보다는 크고 90도 보다는 작은 각도 범위를 이루는 것이 특징이다.
그리고, 상기 가변 렌즈 셀에 상기 제 1 렌티큘라 렌즈를 구현 시는 상기 제 3 및 제 4 전극에 동일한 전압을 인가하고, 상기 제 1 및 제 2 전극에는 이웃하는 복수개의 상기 제 1 및 제 2 전극을 하나의 그룹으로 하여 각 그룹 내의 중앙에 위치하는 전극을 기준으로 대칭적으로 점진적으로 작아지거나 또는 커지는 전압을 인가하는 것이 특징이다.
또한, 상기 가변 렌즈 셀에 상기 제 2 렌티큘라 렌즈를 구현 시는 상기 제 1 및 제 2 전극에 동일한 전압을 인가하고, 상기 제 3 및 제 4 전극에는 이웃하는 복수개의 상기 제 3 및 제 4 전극을 하나의 그룹으로 하여 각 그룹 내의 중앙에 위치하는 전극을 기준으로 대칭적으로 점진적으로 작아지거나 또는 커지는 전압을 인가하는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1, 2, 3, 4 전극은 투명 도전성 물질로 이루어지며, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각은 동일한 폭과 이격간격을 가지며, 상기 제 3 및 제 4 전극 각각은 동일한 폭과 이격간격을 갖는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1, 2, 3, 4 전극은 모두 동일한 폭을 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 패턴드 리타더는 직선편광된 빛을 좌원 또는 우원 편광된 빛으로 변경시키는 제 1 위상패턴과 상기 제 1 위상패턴과 반대되는 원편광된 상태를 만드는 제 2 위상패턴이 상기 액정패널의 화소라인 단위로 교대하며 형성된 것이 특징이다.
그리고, 상기 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치는 제 1 위상필름과 이와 수직한 광축을 갖는 제 2 위상필름이 각각 구비된 좌안렌즈와 우안렌즈로 구성되며, 상기 좌안 및 우안렌즈에는 동일한 방향의 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름이 구비된 편광안경을 포함한다.
또한, 상기 제 1 편광판의 외측면에는 백라이트 유닛이 구비된 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치는 상기 가변 렌즈 셀이 제 1 방향으로 배치되는 제 1 및 제 2 전극과, 상기 제 1 방향과 45도보다 크고 90도 보다 작은 범위의 각도차를 갖는 제 2 방향으로 배치되는 제 3 및 제 4 전극과 상기 제 1 및 제 2 전극과 상기 제 3 및 제 4 전극 사이에 개재된 제 2 액정층을 포함하는 구성에 의해 선택적으로 제 1 방향의 제 1 렌티큘라 렌즈 또는 제 2 방향의 제 2 렌티큘라 렌즈의 구현에 의해 안경방식 또는 무안경 방식으로 선택적으로 동작하게 되므로 사용자의 취향에 따라 선호하는 3D 시청을 할 수 있으므로 사용자의 3D 영상 시청의 선택의 폭을 넓히는 장점을 갖는다.
나아가 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치는 안경방식으로 3D 영상 시청을 하는 경우, 일반적인 편광 안경방식 3D 영상 표시장치 대비 원활한 3D 영상 시청이 가능한 상하 시야각 범위를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 가변 렌즈 셀에 대한 개략적인 사시도.
도 3a와 도 3b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 가변 렌즈 셀을 이루는 제 1 기판과 제 2 기판 각각에 대한 평면도.
도 4a와 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 가변 렌즈 셀 에 대한 단면도로서, 도 4a는 상기 가변 렌즈 셀의 제 2 기판에 구비되는 전극의 길이방향으로 절단한 단면도이며, 도 4b는 상기 가변 렌즈 셀의 제 1 기판에 구비되는 전극의 길이 방향으로 절단한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치가 안경 방식으로 동작 시 액정패널과 가변 렌즈 셀에 구현된 렌티큘라 렌즈 형태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치가 무 안경 방식으로 동작 시 일례로 8뷰 영역을 가질 때의 액정패널과 가변 렌즈 셀에 구현된 렌티큘라 렌즈 형태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치의 안경 방식으로 구현 시 3D 시청이 가능한 상하 시야각 범위와, 비교예로서 렌티큘라 렌즈가 없는 일반적인 편광 안경방식 3D 영상 표시장치의 3D 영상 시청이 가능한 상하 시야각 범위를 도시한 그래프.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 안경방식으로 구동할 때의 편광안경을 포함하는 3D 영상 표시장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 무안경 방식으로 구동할 때의 3D 영상 표시장치의 단면도.
이하 도면을 참조하며 본 발명에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 구현 시스템의 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)는, 액정패널(112)과 이의 양 외측면에 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)을 구비하여 화상을 표시하는 액정표시장치(110)와, 상기 액정표시장치(110)의 제 2 편광판(130) 외측면에 구비된 패턴드 리타더(140)와, 상기 패턴드 리타더(140)의 외측면에 구비되는 가변 렌즈 셀(260)을 포함하여 구성되고 있다.
그리고, 이러한 구성과 더불어 선택적으로 좌안용과 우안용의 서로 동일한 투과축을 갖도록 배치된 제 1 및 제 2 편광필름(150a, 150b)과 λ/4만큼의 위상변화를 갖도록 하며 서로 수직한 광축을 갖는 제 1 및 제 2 위상필름(미도시)이 구비된 편광안경(145)이 구성되고 있다.
이때, 이러한 편광안경(145)은 안경방식으로 3D 영상을 시청하는 경우 필요로 되는 것으로, 상기 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)가 무안경 방식으로 구동되는 경우 필요로 되지 않는다.
한편, 상기 액정표시장치(110)는, 어레이 기판(115)과 대향기판(120)과 이들 두 기판(115, 120) 사이에 개재된 제 1 액정층(미도시)을 포함하는 상기 액정패널(112)과, 상기 액정패널(112)의 외측면에 각각 부착된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)과, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)을 포함하여 구성되고 있다.
상기 액정패널(112)에 있어 상기 어레이 기판(115)에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(116, 118)과, 이들 두 배선(116, 118)과 연결되어 각 화소영역(P)에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있으며, 각 화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)와 연결되며 화소전극(119)이 구비되고 있다.
또한, 상기 대향기판(120)에는 각 화소영역(P)에 순차 반복적으로 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시)으로 이루어진 컬러필터층(122)과, 상기 컬러필터층(122)을 덮으며 공통전극(미도시)이 전면에 구비되고 있다.
그리고, 상기 대향기판(120)에는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(미도시)의 경계 더욱 정확히는 상기 각 화소영역(P)의 경계에는 빛의 투과를 억제하는 블랙매트릭스(121)가 구비되고 있다.
이러한 구성요소를 포함하는 상기 액정패널(112)은 상기 액정표시장치(110)의 구동 모드에 따라 그 내부 구성이 다양하게 변형될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 공통전극(미도시)은 상기 대향기판(120) 내측면 전면에 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 변형예로서 상기 대향기판(120)의 전면에 구비된 공통전극(123)은 상기 대향기판(120)에서는 생략되고, 대신하여 상기 어레이 기판(115)의 각 화소영역(P) 내에 상기 화소전극(119)과 교대하도록 형성될 수도 있다.
이 경우, 상기 각 화소영역(P) 내에서 교대하는 화소전극과 공통전극은 바(bar) 형태를 이루게 되며, 이러한 구성을 갖는 액정패널(112)은 서로 이웃하여 이격하는 화소전극과 공통전극 사이의 횡전계에 의해 구동되는 횡전계형 액정표시장치용 액정패널을 이루게 된다.
또 다른 변형예로서, 상기 공통전극은 상기 어레이 기판(115)의 표시영역 전면에 각 화소영역(P)에 대응하여 바(bar) 형태의 개구를 갖는 형태로 형성될 수 있으며, 이 경우 화소전극은 상기 각 화소영역(P) 내에서 판 형태를 이루며, 이러한 구성을 갖는 액정패널은 상하로 위치하는 화소전극과 다수의 바(bar) 형태의 개구를 갖는 공통전극에 의해 발생되는 프린지 필드에 의해 구동되는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 액정패널을 이루게 된다.
한편, 설명의 편의를 위해 상기 액정패널(112)에 구비되는 다수의 화소영역(P) 중 동일한 게이트 배선(116)과 연결된 다수의 화소영역(P)을 화소라인(OL, EL)이라 정의하며, 본 발명의 실시예에 있어서는 이러한 다수의 화소라인(OL, EL) 중 3D 영상 구현을 위해 사용자의 좌안으로 인가되는 영상신호는 홀수번째 화소라인(OL)을 통해 표현되고, 사용자의 우안으로 인가되는 영상신호는 짝수번째 화소라인(EL)을 통해 표현되는 것으로 설명한다.
이때, 서로 이웃하는 화소라인(OL, EL) 사이에는 블랙매트릭스(121)가 구비됨으로써 각 화소라인(OL, EL)간의 경계를 이루고 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)에 있어서는 홀수번째 화소라인(OL)이 좌안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 우안용 영상을 표시하는 것으로 설명하지만, 홀수번째 화소라인(OL)이 우안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 좌안용 영상을 표시할 수도 있음은 자명하다 할 것이다.
이러한 구성을 갖는 액정패널(112)에 대해 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)이 상기 액정패널(112)의 외측면에 각각 구비되고 있다.
그리고 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)이 구비됨으로써 액정표시장치(110)를 이루고 있다.
이때, 상기 제 1 편광판(125)은 상기 어레이 기판(115)의 외측면에 제 1 투과축을 가지며 부착되고 있으며, 상기 제 2 편광판(130)은 상기 대향기판(120)의 외측면에 상기 제 1 투과축과 수직한 제 2 투과축을 가지며 부착되고 있다.
그리고, 상기 액정표시장치(110)의 상기 제 2 편광판(130)의 외측면에는 패턴드 리타더(140)가 구비되고 있다.
상기 제 2 편광판(130)의 외측면에 구비된 상기 패턴드 리타더(140)는 가로방향으로 홀수번째 화소라인(OL)에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 상기 제 2 편광판(130)을 통해 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인(EL)에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 하도록 하기 위해 베이스를 이루는 투명한 TAC 필름(미도시) 상에 그 내부적으로 위상을 변경시키는 복굴절 물질로 이루어지며 상기 액정패널에 구비된 화소라인(OL, EL)별로 교대하여 서로 다른 방향성을 갖는 제 1 및 제 2 위상패턴(141a, 141b)이 구비되고 있는 것이 특징이다.
이때, 입사되는 빛을 좌원편광 또는 우원편광 되도록 하는 상기 패턴드 리타더(140)는 일례로 λ/4 위상 차이를 발현시키는 것이 특징이며, 나아가 이렇게 λ/4의 위상차가 발생하도록 하는 상기 패턴드 리타더(140)에 있어 그 광축은 상기 액정표시장치(110)에 구비된 제 2 편광판(130)의 제 2 투과축에 대해 각각 +45도와 -45도를 이룬다.
한편, 상기 패턴드 리타더(140)의 외측면에는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)에 있어서 가장 특징적인 구성으로서 가변 렌즈 셀(260)이 구비되고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 가변 렌즈 셀에 대한 개략적인 사시도이며, 도 3a와 도 3b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 가변 렌즈 셀을 이루는 제 1 기판과 제 2 기판 각각에 대한 평면도이며, 도 4a와 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 가변 렌즈 셀 에 대한 단면도로서 도 4a는 상기 가변 렌즈 셀의 제 2 기판에 구비되는 전극의 길이방향으로 절단한 단면도이며, 도 4b는 상기 가변 렌즈 셀의 제 1 기판에 구비되는 전극의 길이 방향으로 절단한 단면도이다.
도시한 바와같이, 본 발명에 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(도 1의 101)에 구비되는 가변 렌즈 셀(260)은 서로 대면하는 제 1 및 제 2 기판(210, 250)과, 이들 두 기판(210, 250) 사이에 재개된 제 2 액정층(270)을 포함하여 구성되고 있다.
이때, 상기 제 1 기판(210)의 내측면에는 제 1 방향 더욱 정확히는 상기 액정패널(도 1의 112)에 구비되는 화소라인(도 1의 OL, EL) 방향으로 연장하며 서로 동일한 제 1 폭을 가지며 제 1 절연층(223)을 사이에 두고 이의 하부 및 상부에 제 1 전극(222)과 제 2 전극(224)이 교대하며 형성되고 있다. 이러한 상기 제 1 및 제 2 전극(222, 224)은 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 전극(222) 간의 이격간격과 상기 제 2 전극(224) 간의 이격간격은 각각 제 2 전극(224)의 폭 및 제 1 전극(222)의 폭이 되는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 2 기판(250)의 내측면에는 상기 제 1 및 제 2 전극(222, 224)의 연장방향인 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로 연장하며 상기 제 1 및 제 2 전극(222, 224)이 형성된 형태와 동일하게 제 3 및 제 4 전극(254, 256)이 제 2 절연층(255)을 개재하여 형성되고 있다.
이렇게 상기 제 2 기판(250)에 구비되는 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256) 또한 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)이 연장하는 제 2 방향에 대해서는 추후 설명한다.
한편, 상기 제 1 기판(210)에 구비되는 제 1 및 제 2 전극(222, 224)과 상기 제 2 기판(250)에 구되는 제 3 및 제 4 전극(254, 256)은 동일한 폭을 가질 수도 있고, 또는 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)의 폭이 상기 제 1 및 제 2 전극(222, 224)보다 더 큰 폭을 가질 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 가변 렌즈 셀(260)은 제 1 및 제 2 전극(222, 224)은 제 1 기판(210) 상에서는 평면적으로 표시영역 전면에 마치 하나의 통 전극이 형성된 형태를 이루며, 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256) 또한 상기 제 2 기판(250) 상에서 평면적으로 표시영역 전면에 마치 하나의 통 전극이 형태를 이루게 된다.
이렇게 제 1 및 제 2 전극(222, 224)과, 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)을 평면적으로 마치 하나의 통 전극을 이루도록 한 것은 각각의 기판(210, 250)에 형성되는 전극(222, 224, 254, 256)에 대해 동일한 전압을 인가하는 경우, 표시영역 전면에 대해 공통전극의 역할을 하도록 하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(도 1의 101)의 경우, 편광 안경방식으로 3D 영상을 구현할 때는 전술한 구성을 갖는 가변 렌즈 셀(260)은, 도 2와, 3a, 3b와 도 4a, 4b와 도 5(본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치가 안경 방식으로 동작 시 액정패널과 가변 렌즈 셀에 구현된 렌티큘라 렌즈 형태를 나타낸 도면) 및 도 6(본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치가 무 안경 방식으로 동작 시 일례로 8뷰 영역을 가질 때의 액정패널과 가변 렌즈 셀에 구현된 렌티큘라 렌즈 형태를 나타낸 도면)을 참조하면, 상기 제 1 기판(210)에 구비되는 제 1 전극(222) 또는 제 2 전극(224)을 이용하여 액정패널(112)의 각 화소라인(도 1의 OL, EL)에 대응하여 렌티큘라 렌즈(이하 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)라 칭함)를 구현해야 하며, 무안경 방식으로 3D 영상을 구현하는 경우, 상기 가변 렌즈 셀(260)은 상기 제 2 기판(250)에 구비되는 제 3 전극(254) 또는 제 4 전극(256)을 이용하여 각 화소영역(P)의 장축방향과 소정의 각도를 갖는 렌티큘라 렌즈(이하 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)라 칭함)를 구현해야 하기 때문이다.
즉, 무안경 방식 3D 영상 구현을 위해서 상기 가변 렌즈 셀(260)에 구현되는 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 폭과 방향은 상기 안경 방식의 3D 영상 구현을 위해서 상기 가변 렌즈 셀(260)에 구현되는 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)의 폭과 방향과는 다르기 때문이다.
한편, 전술한 구성을 갖는 가변 렌즈 셀(260)은 상기 제 1 및 제 2 기판(210, 250) 사이에 개재된 제 2 액정층(270)에 의해 서로 다른 방향으로 서로 다른 폭을 갖는 제 1 또는 제 2 렌티큘라 렌즈(LL1, LL2)가 구현되는 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(도 1의 101)에 있어 편광안경을 이용한 3D 영상 구현 시는 상기 제 2 기판(250)에 구비되는 제 3 및 제 4 전극(254, 256)에 대응해서는 동일한 제 1 전압을 인가하고, 상기 제 2 기판(250)에 구비되는 제 1 및 제 2 전극(222, 224)에 대해 다른 서로 다른 전압을 인가함으로서 상기 제 1 기판(210)과 제 2 기판(250) 사이에 수직전계에 의해 액정분자들이 배열을 달리하게 되므로 각 화소라인(OL, EL)에 대응하는 상기 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)를 구현하게 된다.
일례로 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)에 공통전압으로서 -5V를 걸어주고, 제 1 기판(210)에 위치하는 제 1 및 제 2 전극(222, 224) 중 서로 인접하는 5개의 전극에 대해 순차적으로 1V, 2V, 3V, 2V, 1V를 인가하면 상기 제 2 기판(250)에 있어서는 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)에 동일한 공통전압이 인가되었으므로 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)은 표시영역 전면에 대해 공통전극을 형성하게 되며, 상기 제 1 기판(210)에 구비된 5개씩 그룹화 된 제 1 및 제 2 전극(222, 224)의 전압 차이에 의해 제 2 액정층(270) 내의 액정분자의 배열이 달라지게 되어 상기 각 화소라인(OL, EL)에 대응하는 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)를 이루게 된다.
이때, 상기 제 2 액정층(270) 내의 액정분자의 배열 방향에 의해 형성되는 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)는 실질적으로 그 형태 자체는 그 단면 형태가 반원 또는 반 타원형를 갖는 렌티큘라 렌즈 형태를 이루지 않고 동일한 두께를 갖는 판 형태를 이루지만 이를 통과하는 빛은 굴절율 이방성 특성을 갖는 액정분자의 배열 차이로 인해 위상차가 발생되며 이러한 제 2 액정층(270)에 발생되는 위상차에 의해 제 1 마치 렌티큘라 렌즈(LL1)가 구비된 것과 같은 결과를 얻게 되는 것이다.
이때, 이렇게 각 화소라인(OL, EL)에 대응하여 상기 가변 렌즈 셀(260) 내에 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)가 구비되는 경우, 상기 액정패널(112)로부터 나온 빛을 굴절시켜 상기 렌티큘라 렌즈가 없는 경우 최종적으로 빛이 나오는 각도보다 좀 더 큰 각도를 갖게 됨으로서 안경 방식으로 3D 영상 시청을 위한 상하 시야각을 향상시키는 효과를 갖는다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치의 안경 방식으로 구현 시 3D 시청이 가능한 상하 시야각 범위와, 비교예로서 렌티큘라 렌즈가 없는 일반적인 편광 안경방식 3D 영상 표시장치의 3D 영상 시청이 가능한 상하 시야각 범위를 도시한 그래프이다.
도시한 바와같이, 일반적인 편광 안경방식 3D 영상 표시장치의 경우, 원활한 3D 영상 시청이 가능한 상하 시야각 범위(3D 크로스토크가 10% 이내로 발생되는 시야각 법위)는 -10도 내지 +10도로 약 20도 내외가 되고 있음을 알 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(도 1의 101)를 안경방식으로 구동 시 원활한 3D 영상 시청이 가능한 상하 시야각 범위는 -13도 내지 +19도로 약 31도 내외가 됨으로서, 일반적인 편광 안경방식 3D 영상 표시장치 대비 원활한 3D 영상 시청이 가능한 상하 시야각 범위가 약 11도 정도 향상되는 효과를 가짐을 알 수 있다.
한편, 도 2와, 3a, 3b와 도 4a, 4b 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(도 1의 101)를 무안경식 3D 영상 표시장치로 구현시키기 위해서는 상기 가변 렌즈 셀(260)의 제 1 및 제 2 전극(222, 224)에 대해서는 동일한 전압을 인가함으로서 상기 제 1 및 제 2 전극(222, 224)이 표시영역 전면에 대해 공통전극의 역할을 하도록 하고, 이웃하는 제 3 및 제 4 전극(254, 256) 몇 개를 하나의 그룹으로 하여 각 그룹내에서 중앙에 위치하는 전극을 기준으로 대칭성 있게 점진적으로 작은 전압을 인가하거나 또는 큰 전압을 인가함으로 액정패널(112)의 표시영역에 대해 화소영역(P)의 장축 방향과 소정의 각도를 갖는 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)가 제 2 액정층(270) 내에 형성되도록 할 수 있다.
이러한 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2) 또한 실질적으로 판 형태를 이루지만 상기 제 2 액정층(270) 내의 위상차에 의해 이를 통과하는 빛은 렌티큘라 렌즈를 통과하는 것과 동일한 결과를 갖게 되는 것이다.
여기서 상기 가변 렌즈 셀(260)에 구비되는 제 3 및 제 4 전극(254, 256)이 연장하는 제 2 방향에 대해 설명한다.
도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 무 안경 방식의 3D 영상을 구현하는 경우, 일례로 8개의 뷰 영역을 가질 때의 액정패널과 가변 렌즈 셀(260)에 구현되는 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 배열을 나타낸 도면으로, 액정패널(112)에 구비된 화소영역(P)과 가변 렌즈 셀(260)에 구비된 제 3 및 제 4 전극(254, 256)에 의해 구현되는 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)만을 간략히 도시하였다.
이때, 2D 영상 장치인 상기 액정패널(112)에 구비된 각 화소영역(P) 내에 표시된 숫자는 뷰 영역을 나타낸 것으로 실질적으로는 3D 영상 표시장치(100)를 각 뷰 영역에서 바라보았을 때 그 뷰 영역에서 보이게 되는 화소영역(P)을 나타낸 것이다. 설명의 편의를 위해 상기 액정패널(112)을 기준으로 이의 가로방향(화소라인(OL, EL) 방향 또는 화소영역(P)의 단축 방향)을 x축, 세로방향(화소영역의 장축 방향)을 y축으로 정의하였다.
도시한 바와같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(도 1의 101)가 일례로 8개의 뷰 영역을 갖는 무 안경 방식으로 구동되도록 하는 경우, 상기 가변 렌즈 셀(260) 내의 제 2 액정층(도 4a의 270)에 의해 구현되는 다수의 각 렌티큘라 렌즈는 (LL)의 폭이 화소영역(P) 단축 피치의 약 4배의 크기를 가지며, 상기 y축을 기준으로 이웃하는 두 화소영역(P)의 대각선과 일치하도록 경계가 배치된 구성을 갖는다.
이 경우, 상기 렌티큘라 렌즈(LL)에는 8개의 화소영역(P)이 하나의 그룹으로 정해짐을 알 수 있다.
도 6에 제시된 상기 가변 렌즈 셀(260)의 제 2 액정층(도 4a의 270)에 내에 구현되는 다수의 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 배치는 8뷰 구현을 일례로 나타낸 것이며, 상기 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 y축을 기준으로 기울어진 제 1 각도(θ)와 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 폭을 적절히 변화시킴으로서 선택적으로 뷰 영역 수를 가감 조절할 수 있다.
한편, 상기 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 화소영역(P)의 종방향(y방향)을 기준으로 한 기울어진 제 1 각도 θ은,
Figure 112012104805353-pat00002
---①
라는 식으로 표현될 수 있다.
이때, Pa는 하나의 화소영역(P)의 단축피치, Pb는 화소영역(P)의 장축 피치이며, 상기 M과 N은 각각 임의의 자연수로서 상기 제2 렌티큘라 렌즈(LL2)가 다수의 화소영역(P)을 하나의 그룹(gr)으로 하고, 하나의 그룹(gr)을 정확히 대각방향으로 꼭지점을 관통했을 때의 상기 그룹 내의 화소영역(P)의 단축방향(x축 방향)으로의 상기 화소영역(P)의 개수 및 장축방향(y축 방향)으로의 화소영역(P)의 개수로 정의된다. 통상적으로 상기 M과 N은 M/N ≤ 2의 값을 만족하는 것이 일반적이다.
일례로, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치가 무 안경 방식을 동작하여 8개의 뷰 영역을 구현한다고 하는 경우, 상기 M/N 값이 2가 되며, 2D 영상 표시소자인 상기 액정패널(112)의 y축을 기준으로 상기 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 기울어진 제 1 각도(θ)의 값은, 상기 액정패널(112)에 있어 통상적으로 화소영역(P)의 장축피치(Pb)가 단축피치(Pa)의 3배 정도가 되므로, 상기 식에 의하면 θ= tan-1(1/6)이 되어 9.46ㅀ가 됨을 알 수 있다.
이때, 상기 하나의 그룹(gr) 내부에 위치하는 다수의 화소영역(P)에 부여된 숫자는 상기 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)를 상기 y축을 기준으로 상기 제 1 각도(θ) 기울여 배치한 3D 영상 표시장치(100)의 3D 영상 시청이 가능한 영역으로 정의되는 뷰 영역의 개수가 되며, 각 뷰 영역에 부여된 숫자는 각 뷰 영역에서 무 안경 방식으로 3D 영상 시청 시 보여지는 화소영역(P)이 된다.
이러한 뷰 영역 구현의 원리에 의해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(100)는 상기 가변 렌즈 셀(260)에 제 3 및 제 4 전극(254, 256)에 의해 구현되는 다수의 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)를 상기 액정패널(112)의 세로방향인 y축을 기준으로 제 1 각도(θ) 기울여 배치하고 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 폭을 조절하여 뷰 영역 수를 가감 조절할 수 있다.
한편, 상기 가변 렌즈 셀(260)에 구현되는 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 길이 방향은 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)의 길이 방향과 동일하므로 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)은 상기 제 2 전극(224) 내에서 상기 액정패널(112)의 세로방향인 y축을 기준으로 상기 제 1 각도(θ)를 이루는 것이 특징이다.
이러한 제 1 각도(θ)는 3D 영상 시청이 가능한 뷰 영역 수에 따라 조절될 수 있으며, 3D 가능한 뷰 영역 개수를 감안할 때 45도보다는 작은 값을 갖는 것이 바람직하므로 상기 제 1 각도(θ)는 y축을 기준으로 0 보다 크고 45도 보다는 작은 값을 갖는 것이 특징이다.
따라서, 상기 가변 렌즈 셀(260)에 있어 상기 제 1 및 제 2 전극(222, 224)과 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)과는 90도-제 1 각도의 각도 차이를 가지며 배치된다.
이때, 상기 제 1 각도(θ)는 0보다 크고 45도보다는 작은 값을 가지므로 상기 제 1 및 제 2 전극(222, 224)과 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)은 45도 보다 크고 90도 보다 작은 각도 차를 가지며 형성되는 것이 특징이다.
이후에는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(도 1의 101)이 안경방식으로 구동 시와 무 안경 방식으로 구동시의 3D 영상 구현에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 안경방식으로 구동할 때의 편광안경을 포함하는 3D 영상 표시장치의 단면도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치에 있어 무안경 방식으로 구동할 때의 3D 영상 표시장치의 단면도이다.
우선, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치를 안경 방식으로 3D 영상을 시청할 때의 빛의 투과에 대해 설명한다.
액정표시장치(110)의 백라이트 유닛(미도시)으로부터 나온 빛은 정상적으로 제 1 편광판(125)과 액정패널(112)과 제 2 편광판(130)을 투과하며 직선 편광된 상태를 이루게 된다.
그리고 이러한 직선 편광판 빛은 패턴드 리타더(140)를 통과하며 즉, 상기 패턴드 리타더(140)의 제 1 위상패턴(141a)을 통과하면서는 좌원 편광된 상태를 이루며 제 2 위상패턴(141b)을 통과하면서는 우원편광된 상태를 갖게된다.
이후, 상기 패턴드 리타더(140)를 통과하며 좌원 및 우원편광된 상태의 빛은 가변 렌즈 셀(260)을 통과하게 된다.
이 경우, 상기 가변 렌즈 셀(260)에는 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)에는 동일한 전압이 인가되고 제 1 및 제 2 전극(222, 224)에는 그룹별로 각 그룹의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 증가하거나 저감되는 형태의 전압을 인가함으로서 상기 액정패널(112)에 구비되는 각 화소라인(미도시)에 대응하여 입사되는 빛이 굴절율 차이를 갖게되는 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)가 구현된다.
그리고 상기 가변 렌즈 셀(260)에 각 화소라인(미도시)에 대응하여 상기 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)가 구비됨으로서 상기 패턴드 리타더(140)로부터 나온 빛은 상기 가변 렌즈 셀(260)의 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)를 통과하면서 굴절되어 상하 시야각을 향상시키는 것이다.
그리고, 이렇게 가변 렌즈 셀(260)을 통과한 빛은 좌원 또는 우원편광된 상태를 유지하며 사용자가 착용한 편광안경(145)으로 입사된다.
한편, 상기 편광안경(145)은 좌안렌즈(145a)와 우안렌즈(145b)로 이루어지며, 상기 좌안렌즈(145a)에는 λ/4의 위상변화를 발생시키는 제 1 위상필름(152a)과 제 1 편광필름(150a)이 구비되고 있다.
그리고 상기 우안렌즈(145b)에는 λ/4의 위상변화를 발생시키며 상기 제 1 위상필름(152a)과 수직한 광축을 갖는 제 2 위상필름(152b)과 상기 제 1 편광필름(150a)과 동일한 투과축을 갖는 제 2 편광필름(150b)이 구비되고 있다.
따라서, 상기 가변 렌즈 셀(260)을 통과한 좌원 또는 우원 편광된 상태의 빛은 상기 편광안경(145)의 좌안 또는 우안렌즈(145a, 145b)로 입사된다.
이때, 좌원편광된 상태의 빛은 좌원렌즈(145a)로 입사되면 일례로 좌우방향의 직선편광 상태(이하 제 1 직선편광 상태라 칭함)를 갖게 되며, 이 경우 상기 제 1 편광필름(150a)의 투과축과 일치하게 되어 최종적으로 상기 좌안렌즈(145a)를 투과하여 사용자의 좌안으로 입사된다.
하지만, 우원편광된 상태의 빛은 상기 좌원렌즈(145a)로 입사되면 상기 제 1 직선편광 상태와 수직한 제 2 직선편광 상태를 이루게 되며, 상기 제 1 편광필름(150a)의 투과축과 수직하게 되므로 상기 제 1 편광필름(150a)에 의해 차단됨으로써 최종적으로 상기 좌안렌즈(145a)를 통과하지 못하므로 사용자의 좌안으로 입사되지 않는다.
반대로 상기 가변 렌즈 셀(260)을 통과한 빛 중 우원편광된 상태의 빛은 상기 편광안경(145)의 우안렌즈(145b)에 대해서는 제 2 위상필름(152b)을 통과하며 제 1 직선편광 상태를 이룸으로서 상기 제 2 편광필름(150b)의 투과축과 일치하게 되어 최종적으로 상기 우안렌즈(145b)를 통과하여 사용자의 우안으로 입사된다.
하지만, 좌원편광된 빛은 상기 제 2 위상필름(152b)을 통과하며 제 2 직선편광 상태를 이루게 됨으로써 상기 제 2 편광필름(150b)의 투과축과 수직한 상태가 되므로 상기 제 2 편광필름(150b)을 투과하지 못하므로 최종적으로 우안렌즈(145b)를 통과하지 못한다.
따라서, 이러한 원리에 의해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)는 안경방식으로 동작되어 사용자는 편광안경(145)을 착용한 상태에서 3D 영상 시청을 할 수 있다.
이때, 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)는 상기 가변 렌즈 셀(260)에 화소라인(미도시)에 대응하여 구현되는 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1)의 역할에 의해 일반적인 편광 안경방식의 3D 영상 표시장치 대비 넓은 상하 시야각 범위에서 3D 영상 시청을 할 수 있는 것이 특징이다.
한편, 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)가 편광안경 없이 무안경 방식으로 동작하는 경우, 액정표시장치(110)를 통과한 빛은 일방향의 직선 편광된 상태를 가지며 패턴드 리타더(140)를 통과하게 된다.
이때, 패턴드 리타더(140)에 구비된 제 1 및 제 2 위상패턴(141a, 141b)에 의해 각각 이를 통과한 빛은 좌원편광 또는 우원편광된 상태를 이루게 된다.
그리고, 이렇게 좌원 또는 우원편광된 빛은 가변 렌즈 셀(260)로 입사된다.
이때, 상기 가변 렌즈 셀(260)에는 제 1 및 제 2 전극(222, 224)에 동일한 전압이 인가되어 공통전극으로서의 역할을 하고, 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256)에는 그룹별로 각 그룹의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 증가하거나 저감되는 형태의 전압을 인가함으로서 상기 가변 렌즈 셀(260) 내부에는 상기 액정패널(112)의 세로방향 즉 화소영역(P)의 장축방향과 0도 보다 크고 45도 보다 작은 제 1 각도(도 6의 θ)를 갖는 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)가 구현된다.
따라서, 상기 가변 렌즈 셀(260) 내에 구현된 다수의 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)에 의해 상기 가변 렌즈 셀(260)로 입사되는 빛은 특정 방향으로 굴절되어 상기 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 배치에 의해 결정되는 다수의 뷰 영역으로 나아가게 되며, 이 경우 사용자는 3D 시청이 가능한 뷰 영역에서 상기 액정표시장치(110)와 패턴드 리타더(140) 및 가변 렌즈 셀(260)을 통해 나오는 빛을 바라보게 됨으로써 3D 영상 시청을 할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)는 상기 가변 렌즈 셀(260)이 제 1 방향으로 배치되는 제 1 및 제 2 전극(222, 224)과, 상기 제 1 방향과 45도보다 크고 90도 보다 작은 범위의 각도차를 갖는 제 2 방향으로 배치되는 제 3 및 제 4 전극(254, 256)과 상기 제 1 및 제 2 전극(222, 224)과 상기 제 3 및 제 4 전극(254, 256) 사이에 개재된 제 2 액정층을 포함하는 구성에 의해 선택적으로 제 1 방향의 제 1 렌티큘라 렌즈(LL1) 또는 제 2 방향의 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)의 구현에 의해 안경방식 또는 무안경 방식으로 선택적으로 동작하게 되므로 사용자의 취향에 따라 선호하는 3D 시청을 할 수 있으므로 사용자의 3D 영상 시청의 선택의 폭을 넓히는 장점을 갖는다.
나아가 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치(101)는 안경방식으로 3D 영상 시청을 하는 경우, 일반적인 편광 안경방식 3D 영상 표시장치 대비 원활한 3D 영상 시청이 가능한 상하 시야각 범위를 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
101 : 3D 영상 표시장치
110 : 액정표시장치
112 : 액정패널
115 : 어레이 기판
116 : 게이트 배선
118 : 데이터 배선
119 : 화소전극
120 : 대향기판
121 : 블랙매트릭스
122 : 컬러필터층
125, 130 : 제 1 및 제 편광판
140 : 패턴드 리타더
141a, 141b : 제 1 및 제 2 위상패턴
260 : 가변 렌즈 셀
145 : 편광안경
145a, 145b:(편광안경의)좌안 및 우안렌즈
150a, 150b: 제 1 및 제 2 편광필름
EL, OL : 짝수번째 및 홀수번째 화소라인
P : 화소영역
Tr : 박막트랜지스터

Claims (12)

  1. 동일한 하나의 게이트 배선과 연결되는 다수의 화소영역이라 정의되는 화소라인이 다수 구비되며, 제 1 액정층을 개재하여 어레이 기판과 대향기판이 합착된 액정패널과;
    상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과;
    상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 패턴드 리타더와;
    상기 패턴드 리타더 외측면에 구비되며, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 제 2 액정층을 포함하며, 상기 제 1 기판의 내측면에서 제 1 방향으로 연장되며 제 1 절연층(223)을 사이에 두고 하부 및 상부에 형성되면서 서로 교대하는 제 1 및 제 2 전극이 구비되고, 상기 제 2 기판의 내측면에는 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 연장되며 제 2 절연층을 사이에 두고 하부 및 상부에 형성되면서 서로 교대하는 제 3 및 제 4 전극이 구비된 가변 렌즈 셀;
    을 포함하며, 상기 가변 렌즈 셀은 선택적으로 상기 제 1 방향으로 상기 화소라인 각각에 대응하여 굴절율 차이에 의한 제 1 렌티큘라 렌즈가 구현되거나, 상기 제 2 방향으로 굴절율 차이에 의한 제 2 렌티큘라 렌즈(LL2)가 구현됨으로서 안경방식 또는 무안경 방식의 3D 영상 구현이 가능한 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    이웃하는 상기 제 1 및 제 2 전극은 이격간격 없이 형성됨으로서 동일한 전압이 인가되는 경우 평면적으로 하나의 판 형태의 공통전극을 이루며,
    이웃하는 상기 제 3 및 제 4 전극은 이격간격 없이 형성됨으로서 동일한 전압이 인가되는 경우 평면적으로 하나의 판 형태의 공통전극을 이루는 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 렌티큘라 렌즈는 상기 액정패널에 구비되는 화소영역의 장축방향을 기준으로 제 1 각도 기울어져 배치되는 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는
    Figure 112012104805353-pat00003
    (단 M, N은 자연수, Pa와 Pb는 각각 화소영역의 단축방향 및 장축방향의 피치)
    의 식으로 표시되며,
    상기 제 1 각도는 0도 보다는 크고 45도 보다는 작은 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 90도 - 제 1 각도의 각도 차이를 가져
    45도 보다는 크고 90도 보다는 작은 각도 범위를 이루는 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 렌즈 셀에 상기 제 1 렌티큘라 렌즈를 구현 시는 상기 제 3 및 제 4 전극에 동일한 전압을 인가하고, 상기 제 1 및 제 2 전극에는 이웃하는 복수개의 상기 제 1 및 제 2 전극을 하나의 그룹으로 하여 각 그룹 내의 중앙에 위치하는 전극을 기준으로 대칭적으로 점진적으로 작아지거나 또는 커지는 전압을 인가하는 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 렌즈 셀에 상기 제 2 렌티큘라 렌즈를 구현 시는 상기 제 1 및 제 2 전극에 동일한 전압을 인가하고, 상기 제 3 및 제 4 전극에는 이웃하는 복수개의 상기 제 3 및 제 4 전극을 하나의 그룹으로 하여 각 그룹 내의 중앙에 위치하는 전극을 기준으로 대칭적으로 점진적으로 작아지거나 또는 커지는 전압을 인가하는 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3, 4 전극은 투명 도전성 물질로 이루어지며,
    상기 제 1 및 제 2 전극 각각은 동일한 폭과 이격간격을 가지며,
    상기 제 3 및 제 4 전극 각각은 동일한 폭과 이격간격을 갖는 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3, 4 전극은 모두 동일한 폭을 갖는 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더는 직선편광된 빛을 좌원 또는 우원 편광된 빛으로 변경시키는 제 1 위상패턴과 상기 제 1 위상패턴과 반대되는 원편광된 상태를 만드는 제 2 위상패턴이 상기 액정패널의 화소라인 단위로 교대하며 형성된 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치는 제 1 위상필름과 이와 수직한 광축을 갖는 제 2 위상필름이 각각 구비된 좌안렌즈와 우안렌즈로 구성되며, 상기 좌안 및 우안렌즈에는 동일한 방향의 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름이 구비된 편광안경을 포함하는 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 편광판의 외측면에는 백라이트 유닛이 구비된 것이 특징인 하이브리드 타입 3D 영상 표시장치.
KR1020120147450A 2012-12-17 2012-12-17 하이브리드 입체 영상 표시장치 KR101940763B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120147450A KR101940763B1 (ko) 2012-12-17 2012-12-17 하이브리드 입체 영상 표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120147450A KR101940763B1 (ko) 2012-12-17 2012-12-17 하이브리드 입체 영상 표시장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140078267A KR20140078267A (ko) 2014-06-25
KR101940763B1 true KR101940763B1 (ko) 2019-01-21

Family

ID=51129917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120147450A KR101940763B1 (ko) 2012-12-17 2012-12-17 하이브리드 입체 영상 표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101940763B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160112067A (ko) 2015-03-17 2016-09-28 삼성디스플레이 주식회사 광 변조 장치를 포함하는 광학 장치 및 그 구동 방법
WO2016159399A1 (ko) * 2015-03-30 2016-10-06 강창만 가상 현실 디스플레이 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101324440B1 (ko) * 2009-02-11 2013-10-31 엘지디스플레이 주식회사 입체 영상의 뷰 제어방법과 이를 이용한 입체 영상표시장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140078267A (ko) 2014-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5156606B2 (ja) 立体画像表示装置
US8941787B2 (en) Three-dimensional image display device and driving method thereof
US20130107146A1 (en) Display apparatus
WO2013061734A1 (ja) 立体表示装置
CN102914902B (zh) 立体图像显示装置及其制造方法
KR20110103182A (ko) 입체 영상 표시 장치
KR20120086274A (ko) 입체 영상 표시 장치
US9316844B2 (en) 3D display apparatus and method for manufacturing the same
CN102778777B (zh) 立体影像显示器的显示面板
WO2005054930A1 (ja) 表示パネルおよび表示装置
KR20120059953A (ko) 크로스 토크를 줄인 패턴드 리타더를 사용한 3차원 영상 표시장치
KR101940763B1 (ko) 하이브리드 입체 영상 표시장치
KR101879717B1 (ko) 입체 영상 표시 장치
KR101910963B1 (ko) 편광안경방식 입체영상표시장치
KR20150004028A (ko) 입체 영상 표시장치
KR101849177B1 (ko) 입체 영상 표시장치 및 이의 제조방법
KR101266218B1 (ko) 입체 영상 표시 장치
KR101949388B1 (ko) 3d 영상 표시장치
KR101702078B1 (ko) 3디 영상 구현 시스템
KR101799935B1 (ko) 3디 영상 구현 시스템
KR20140141947A (ko) 무안경 입체영상 디스플레이 장치
KR20140055532A (ko) 3차원 영상 표시장치의 구동방법
KR101933114B1 (ko) 하이브리드 입체 영상 표시장치
KR20140060835A (ko) 스윗처블 입체 영상 표시장치
KR101378343B1 (ko) 3차원 영상 표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant